JPS61296288A - 超音波式スピ−ドガン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は超音波を利用して、ドツプラー効果による反射
波の周波数偏差を検出することによって、野球のポール
等の移動物体の速度を測定する超音波式スピードガンに
関するものである。

〔背景技術〕

近年、’５０野球を中心として、球速を測定するために
スピードカシが頻繁に用いられるようになった。従来、
この種のスピードカシは、電波を放射して、この電波が
ボールに反射して生じる電波の周波数のドツプラーシフ
トによって、そのボー　　　ルの速度を検出するという
ものであった。だが、この電波式のスピードカシは、使
用に際して、電波管理法の手続きが面倒であることや、
高額の手続き料が必要であること、さらに、装置自体も
高価で大がかりなものになる等の欠点があった。この様
な理由から、上記欠点を除くために超音波を利用したス
ピードカシが考えられるが、超音波は電波と異なり、温
度等の環境変化の影響を受けやすいことや、電波に比べ
減衰が大きく遠くへ届きにくいこと、また、分解能が悪
い等の問題点を有している。従って、単に電波を超音波
に置き換えただけの従来のシステムでは、性能面で不利
になるばかりで々く、演算回路や補正手続きが複雑とな
って、コストも廉価とＦｉ言い難いものになるという問
題点があった。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題点に鑑みて為されたものであり、従
来の超音波式スピードカシの性能を落とすこと無く、シ
ステムの回路を簡単化して、従来に比べ、はるかに安価
なスピードカシを提供することを目的とする。

〔発明の開示〕

実施例 添付図は本発明の一実施例を示す図である。構発振回路
（３）と、該発振回路（３）出力を増幅し送波用振動子
（１）を駆動する増幅回路（２）とから成る送波手段（
ト）、および測定対象に反射されドツプラーシフトを受
けた超音波を受信する広帯域型の受波用振動子（４）と
、受波信号を増幅する増幅回路（５）とから成る受波手
段の）、および該増幅回路（５）出力と、前記発振回路
（３）出力とから、その差に等しい周波をもつ信号を取
り出す混合器（６）と、該混合器（６）出力を検波する
検波回路（７）と、該検波回路（７）出力信号、すなわ
ちドラづラー信号にフィルター作用を行って増幅する増
幅回路（８）とから成る周波数偏差検出手段（Ｃ）、お
よび増幅回路（８）出力を矩形波パルスに変換するため
の例えばシュミットトリガ回路（９）等の波形整形手段
の）、および前記増幅回路（８）の出力信号の中で、ド
ラづ５−信号電圧が、一定のしきい値電圧を超えたとき
に、移動物体が検知エリアに侵入したものとしてドツプ
ラー信号の検知信号を出力するしきい値回路αＱと、該
しきい値回路叫の検知信号をトリガとして、その時刻か
ら、一定時間τの間ゲートを開き、前記シュミットトリ
ガ回路（９）出力の短形波パルスを次段へ通過させるサ
シプリンクゲートタイム回路（６）とから成るゲート手
段（８）−」１おあび該ゲート手段の）出力に含まれる
パルス数Ｎをカウントする例えば１０進カウンタ＠擲の
計数手段Ｃ）、および該計数手段に）のカウント数を表
示する表示器α尋と、表示器α勾の表示器ドライブ回路
（至）とから成る表示手段Ｃ）とで構成され図 １例えば発振周波数ｆｏ　−３５（ＫＨｚ）の超音波が
放出されているエリア内に、速度Ｖの物体があり、超音
波の音源に向って移動しているものとする。この速度Ｖ
の物体に反射波の周波数のドツプラーシフトΔｆは、音
速をＣとすれば、 Ｃ−■ ただし、 Ｃ＝３３１．５　　　　＋　　〇、６ｔ　　　　　　　
（ｍ／５ｅｃ）（ｔはセラ氏温度） で示される。す々わち、添付図で、送波振動子（１）、
増幅回路（２）、発振器（３）より成る超音波送波手段
（４）によって発振周波数ｆｏ　＝　３５（Ｋ　Ｈｚ）
の超音波を放射し、例えばボール等の測定対象で反射さ
れ（１）式で示されるドツプラーシフトΔｆを受けた反
射波を、受波振動子（４）によって受信し、増幅回路（
５）で増幅する。そして、送波超音波の発振周波数ｆＯ
をもつ発振器（３）出力と、受波音波のドラづラーシフ
トΔｆ　を受けた増幅器（５）の出力信号とを混合器（
６）に入力して、ドツプラーシフトΔｆと同じ周波数を
もつ信号をとり出す。このドツプラーシフトと同じ周波
数をもつ信号は、検波器（７）で検波、増幅器（８）で
フィルターにかけられ増幅された後、シュミットトリガ
回路（９）を通して、その周波数がドツプラーシフトΔ
ｆと等しｈ周波数の矩形波に変換される。また、同時に
、増幅器（８）の出力電圧が、しきい値回路（ト）に入
力されているため、増幅器（８）出力電圧がしきい値を
越えると検知信号を発生し、サシプリジグゲート回路（
ロ）のゲートを一定期間τの間だけ開放して、その間に
含まれるドラづラーシフトΔｆと同じ周波数の矩形波パ
ルスの数を１０進カウシタ（６）により数える。本発明
では、演算回路を不要とするため、前述のようにサシプ
リンタして得られたパルスの数Ｎの値が、そのまま測定
対象の速度Ｖ　（Ｋｍ／ｈ　）　ＶＣ等しい値となるよ
うに前記のゲート手段（６）のゲートを開放する期間。

（ｓ　ｅ　ｃ）を定めている。つまり、△ｆ×τ　＝　
Ｎ　　　　・・・・−・・・　（２）が成立するために
は、（１）、（２）式より上式のＣの係数３．６は音速
（ｍ／５ｅｃ）を（Ｋｍ／ｈ）に換算するためのもので
ある。Ｎ＝Ｖであることに注目して、分母分子をＶで割
れば ｆＯ が得られる。例えば、超音波の発振周波数ｆＯ＝３５（
ＫＨｚ）、気温ｔ＝＋４（℃）の時に、時速５０（Ｋｍ
／　ｈ）　〜ｌ　５０　（Ｋｍ／　ｈ）　　の範囲での
誤差を５％以下にするために、ゲートを開放する期間τ
をいくらにすればよいかを計算により求めると、１６（
ｍｓｅｃ）となる。また、周波数ｆｏを別の値に変えた
際には、（３）式を用いて、それに応じた期間τを求め
ればよい。なお、音速Ｃの温度補正が必要であれば、従
来から使用されている温度センサーを用いて、アナログ
的に近似補正を行なえばよいところで上記の期間τ、す
なわち１１６　（ｍｓｅｃ　）　　という測定時間の間
に生じる、注目する測定対象の移動距離の最大値は、測
定対象の速度の上限を１５０　（Ｋｍ／ｈ）としたこと
から、約６７←）と計算される。従って、本実施例の超
音波式スピードガンを野球に利用する場合には、例えば
投手の投げたボール等の速度を測定中に、そのボールが
進む距離Ｖｉ６７−だけであるため、本実施例のスピー
ドガンを使用しても何ら問題は生じない。

以上の様にして測定された移動物体の速度は、デジトロ
シやＬＣＤ等の表示手段Ｃ）によって表示される。

〔発明の効果〕

本発明の超音波式スピードガンは所定周波数の超音波を
送出する送波手段と、移動物体による前記超音波の反射
波を受信する受波手段と、該反射波に生じた周波数偏差
と等しい周波数の信号を得る周波数偏差検出手段と、周
波数偏差検出手段の出力をパルス化する波形整形手段と
、最初のパルスが入ってからある一定のゲート期間だけ
パルス列を通過させるゲート機能を備えたゲート手段と
、ケート手段から出力されたパルスを数える計数手段と
、該計数手段の数えたパルス数を表示するための表示手
段とから構成され、該表示手段により示された値が移動
物体の速度を示す値とほぼ等しくなるように前記ゲート
期間が設定されていることを特徴としているので、移動
物体の速度を計算するための複雑な演算回路が不必要で
、簡単な回路構成となり安価で小型、軽量のスピードガ
ンを提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】 添付図は本発明の一実施例のブロック図ヰｔく許せ禿噌
であり、Ａは送波手段、Ｂは受波手段、Ｃは周波数偏差
検出手段、Ｄは波形整形手段、Ｅはゲート手段、Ｆは計
数手段、Ｇは表示手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定周波数の超音波を送出する送波手段と、移動
   物体による前記超音波の反射波を受信する受波手段と、
   該反射波に生じた周波数偏差と等しい周波数の信号を得
   る周波数偏差検出手段と、周波数偏差検出手段の出力を
   パルス化する波形整形手段と、最初のパルスが入つてか
   らある一定のゲート期間だけパルス列を通過させるゲー
   ト機能を備えたゲート手段と、ゲート手段から出力され
   たパルスを数える計数手段と、該計数手段の数えたパル
   ス数を表示するための表示手段とから構成され、該表示
   手段により示された値が移動物体の速度を示す値とほぼ
   等しくなるように前記ゲート期間が設定されていること
   を特徴とする超音波式スピードガン。